31. 선행 핵연료 주기에 관한 내용으로 옳지 않은 것은? ① 선행 핵연료 주기 중 정련은 침출, 정제, 침전, 건조 과정으로 진행된다. ② 우라늄 함유 용출액에 $HNO_3$, TBP를 넣으면 우라늄 정광인 Yellow cake가 얻어진다. ③ 천연우라늄은 U-234, U-235, U-238로 구성되고 U-235의 농축도를 올리기 위해 삼중점이 약 1.5kg/cm2, 64 ℃인 UF6를 이용한다. ④ 재변환을 위한 AUC, GECO, IDR 공정에는 $H_2$ 기체 환원 과정이 포함된다.
우라늄이 원자로에 들어가기까지를 선행핵주기라고 합니다.
선행핵주기는 채광 및 정련 - 변환 - (농축 - 재변환) - 가공 순으로 진행됩니다.
1번 보기는 맞습니다.
정련의 과정은 이렇습니다.
1. 우라늄원광을 채광한 뒤 분쇄합니다.
2. 산이나 알칼리로 용해시켜 침출합니다.
3. 용매추출이나 이온교환 같은 방법으로 정제합니다.
4. NaOH 등으로 침전시켜 Yellow Cake(U3O8) 을 얻습니다.
2번은 습식 변환에 대한 얘기인데 잘못되었습니다.
Yellow Cake(U3O8)부터 시작하여, $HNO_3$ 로 용해시킨 뒤 TBP로 용매추출하여 $UO_2(NO_3)_2$ 를 얻습니다. 이를 배소, 수소 환원, HF 불화 등 과정을 거쳐 경수로용으로 UF6를, 중수로용으로는 UO2 를 생산합니다.
3번 보기는 맞습니다.
천연우라늄에는 극미량의 U-234와, 약 0.7 % 정도의 U-235가 있고 나머지는 전부 U-238입니다. 농축을 위해서 육불화우라늄(UF6)로 만들어줍니다.
농축에 주로 UF6를 사용하는 이유는 다음과 같습니다.
1. F의 경우 자연상태에서 F-19로만 존재하기 때문에, UF6의 분자량 차이는 오직 U의 원자량 차이에 의해서만 변함.
2. 대부분의 농축방법은 기체형태로 진행되어야하는데, UF6는 기화가 쉽게 됨.
4번 보기는 맞습니다.
농축된 UF6를 UO2로 다시 변환시키는 것을 재변환이라고 합니다.
건식 방법인 GECO, IDR 은, UF6를 수소가스와 접촉시켜 UO2를 얻습니다.
습식 방법인 AUC는 UF6를 물, 탄산가스, 암모니아와 반응시켜 AUC 침전물을 만들고, 이를 배소, 수소 가스로 환원시켜 UO2를 얻습니다.
정답 : 2
32. 핵연료 소결체와 피복재의 상호작용에 의한 피복재 파손을 줄이기 위한 방법이 아닌 것은? ① 출력상승률을 제한한다. ② 소결체 모양을 개선한다. ③ 연료봉 수를 늘려 선출력밀도를 높인다. ④ 피복재 내부에 윤활재를 도포한다.
펠렛-피복재 상호작용 (PCI) 에 대한 설명입니다.
PCI는 피복재를 파손하는 주요 메커니즘인데 두가지로 분류됩니다.
PCCI : 화학적 상호작용. 기체핵분열생성물 분위기 하에서 항복강도 이하의 응력에서도 피복재가 부식균열을 일으킴
PCMI : 기계적 상호작용. 핵연료의 과도한 팽창으로 항복강도 이상의 응력이 가해져 피복관이 파손됨.
